基于卸压效果的煤层群开采首采层合理确定研究

为科学确定石壕煤矿的首采层,通过建立相应的数值模型,揭示了不同首采层开采其邻近层应力、位移及裂隙的演化规律,确定了邻近层的卸压范围,结合煤层瓦斯参数与生产系统复杂性来综合选取首采层。最终确定6~#煤层为最佳的首采保护层。研究结果对煤层群开采首采层的合理确定具有一定指导意义。     

液压马达钻机施工顺层钻孔试验

针对高瓦斯及突出煤层顺层瓦斯抽放钻孔施工困难的问题,寻求一种新的钻孔施工技术。通过对煤矿井下煤层地质条件的分析,对孔底液压马达驱动钻头旋转结合水射流破煤的钻孔技术进行了试验研究。试验表明:该钻孔工艺技术有利于充分利用水力能量,降低钻杆磨损,减少了钻杆折断的概率;新型PDC钻头能更好地与煤层相适应,大幅度地提高了破煤效率,提高了钻进速度。     

抽放巷道煤壁瓦斯渗流规律的研究

对抽放巷道煤壁瓦斯渗流规律进行了研究，运用达西定律(Darcy Law)、朗格缪尔方程(Laugmuir Equation)、理想气体状态方程以及气体流动的连续性方程，建立了煤层单向瓦斯渗流的动力学模型，通过对动力学模型的求解，推导出煤壁瓦斯渗流速度的计算公式。     

地面采空区瓦斯抽放钻孔稳定性分析

以淮南矿区地面钻孔抽放试验为基础,运用现场考察数据分析和数值模拟相结合的研究方法,分析了地面钻孔的稳定性,得出了和以往不同的认识。认为钻孔的破坏是随着工作面推进而发生的动态过程,布置在靠近回风巷侧钻孔更加稳定。     

深井软岩大断面硐室的设计与应用

该文介绍了协庄煤矿在-850皮带井机头硐室施工中,采用高马蹄形断面和锚网喷二次支护技术及锚索补强措施,同步进行矿压观测表明,支护效果良好,为解决深部软岩内布置大断面硐室围岩变形大,稳定性差,巷道难以维护的问题提供了一条新路。     

回采工作面瓦斯涌出规律及涌出量预测方法的研究

从对目前国内各种回采工作面瓦斯涌出量预测方法的分析，提出更为精确的预测计算公式，并以阳泉一矿１２＃ 煤层为例进行了预测验证。     

煤与瓦斯突出预测指标临界值的选取对预测准确率的影响

系统地分析了煤与瓦斯突出预测指标临界值的选取对预测准确率的影响规律，建立了工作面煤与瓦斯突出的危险性与突出预测指标测定值的关系模式，指出指标的概念误差和测定误差是预测结果含有确定性的根本原因。在此基础上，分析了临界与预测准确率的关系，认为降低（或提高）临界值可提高预测不突出（或突出）的准确率，但过度降低（或提高）将损害生产（或安全）利益。     

采用岩石水平长钻孔抽放邻近层瓦斯

运用矿山压力和岩层移动理论、有限元数值分析方法、瓦斯越流理论以及试验研究的方法 ,研究成功了岩石水平长钻孔抽放邻近层瓦斯的新技术。这一新技术对高产高瓦斯工作面的瓦斯治理具有普遍的指导意义。     

循环加卸载路径下不同含瓦斯煤渗流及损伤演化特征

循环载荷广泛存在于采矿活动中并对煤岩的强度、损伤及渗透性质产生较大影响,例如煤层群开采多重保护工程中,被保护层煤岩就受到循环加卸载作用,并显著改变了煤岩的力学及渗流特性;瓦斯对煤的力学性质及能量耗散特征也具有显著的影响,不同加卸载路径下煤岩力学及渗流特性与常规加载下的性质存在显著差异,因而有必要研究循环加卸载条件下不同含瓦斯煤的渗流及损伤演化特征。根据煤层群开采条件下被保护层应力状态实时监测的相似模拟实验结果,设计了3种简化的循环加卸载应力路径,即阶梯循环加卸载、逐级增大循环加卸载和交叉循环加卸载,采用重庆大学自主研发的含瓦斯煤流固耦合三轴渗流实验装置对取自平顶山十矿和袁庄煤矿的煤样进行了瓦斯渗流试验。结果表明:在3种循环加卸路径中,2种煤样的渗透率变化与轴向应力应变曲线具有显著的一致性,循环加卸载作用下,煤样渗透率随着应力的增大和循环次数的增加呈减小趋势;应力卸载和加载对渗透率的影响不同;渗透率受到应力和损伤累积的双重影响。相同应力水平下,煤样经过卸载-加载过程后的渗透率有降低趋势,相对恢复率随着循环次数的增加而先降低后增大,只有应力超过煤样的屈服阶段后才能使渗透率增大。主要结论为:①3种循环加卸载路径下煤样在加载阶段的增透率随应力增大和循环次数的增加都可以分为3个阶段且呈增长趋势,单位体积变化引起的渗透率增加在变大,循环荷载的增透效果随着循环次数的增加而增强。②随着峰值应力的增大和煤样中损伤的累积,渗透率对应力的敏感性逐渐降低。随着荷载的施加,应力卸载对渗透率的影响先增强后减弱。③通过计算各循环阶段的加卸载响应比得到了煤样损伤变量的演化规律,通过回归分析可知损伤变量与轴向应力之间的关系可以用Boltzmann函数表征,该函数可以作为损伤的经验公式对实验中煤样的损伤进行预测计算。④循环加卸载对煤样渗透率及损伤的作用受煤种不同的影响不明显。研究结果为深入揭示多重保护下煤层增透机制和基于循环荷载致裂(重复水力压裂等)的煤层强化增透机制及瓦斯抽采工程设计提供理论支撑。     

截割厚度与截线距对镐型截齿破岩力学参数的影响

基于对一种砂岩的直线截割试验,研究截割厚度和截线距对镐型截齿破岩力学参数的影响。单因素回归表明:截割力、法向力与截割厚度成正比,线性拟合和幂函数拟合均能很好地描述它们之间的统计学关系;随着截割厚度的增加,法向力截割力比值呈线性减小;随着截线距的增加,截割力和法向力呈线性增加,法向力截割力比值呈幂函数减小。载荷波动性系数随着截线距与截割厚度比值的增大呈线性减小。多元线性回归表明:截割力、法向力与截割厚度和截线距之间有极强的统计学关系;载荷波动性系数与截割厚度及截线距之间存在显著的统计学关系,且与截割厚度成正比,与截线距成反比。对比发现,Evans的理论模型较Roxborouth等、Goktan的改进模型对截割力有更好的预测性能。